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美科学家用3D打印聚合物将甲烷转化为甲醇

高分子科技

2016-06-20

导读：日前，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家们使用3D打印制造聚合物反应器，可在常温常压下连续利用甲烷生产甲醇。该反应器可以作为一种更有效的手段，将甲烷转化为可用的能源。

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日前，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家们使用3D打印制造聚合物反应器，可在常温常压下连续利用甲烷生产甲醇。该反应器可以作为一种更有效的手段，将甲烷转化为可用的能源。

石油和天然气开采的新技术增加了天然气的可用性，而天然气的主要成分正是甲烷。然而，众所周知气体很难储存和运输，大量甲烷在这一过程的各个阶段损失，降低了其作为能源的潜力，同时可能引发全球变暖。目前，将甲烷转化为更有价值的产品是一个高成本产业——这样的技术需要很高的温度和压力，并且只能在非常大的规模下进行实际操作。

LLNL研究人员兴奋地发现，采用大面积投影微立体光刻（LAPμSL）3D打印机创建的3D打印聚合物，可以用来在小规模情况下将甲烷转化为甲醇，而其成本只是大规模操作的一小部分。由于它的可负担性和密实性，该技术似乎也为甲烷泄漏或遗留问题提供了一个可行的解决方案，它可以将气体储存在小空间或不使用管道，当然这需要将气体转换成液体。

为了创建新型3D打印反应器，科学家们从甲烷氧化菌里取出酶，之后将其和聚合物结合并3D打印成反应器。“值得注意的是，酶在聚合物中保留了100%的活力，”Sarah Baker说，她是LLNL的化学家和项目负责人。“打印的含酶聚合物对于未来发展是高度灵活的，应该能用于广泛的应用，特别是那些涉及气液反应的。”

甲烷单加氧酶（MMO）是目前已知的唯一可在常温常压条件下将甲烷转化成甲醇的催化剂。然而，使用甲烷氧化菌进行反应需要能量，以便维持反应过程以及甲烷细菌的新陈代谢。为了消除这种对能量的需求，研究人员找到了一种方法来分离生物体内的酶，使它们能够精确地控制这种具有更高转化效率的反应。

“到目前为止，大多数工业生物反应器是使用搅拌槽，这对于气液反应来说是低效的，”团队中的环境科学家Joshuah Stolaroff说。“将酶打印进坚固的聚合物结构，这一概念为新品种反应器打开了大门，使之具有更高的生产量并消耗更少的能源。”

重要的是，研究人员还发现，3D打印的聚合物可以反复使用，而且在比传统溶液更高的酶浓度下也可以使用。LLNL科研人员的发现被发表在了6月15日出版的《Nature Communications》杂志上。

文章链接：

http://www.nature.com/ncomms/2016/160615/ncomms11900/full/ncomms11900.html

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